2020版高考物理大一輪復習 基礎課3 熱力學定律與能量守恒定律訓練（含解析）教科版選修3-3.doc

基礎課3熱力學定律與能量守恒定律一、選擇題(以下每小題均為多項選擇題)1下列關于熱力學第二定律的說法中正確的是()A所有符合能量守恒定律的宏觀過程都能真的發(fā)生B一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的C機械能可以全部轉化為內能，但內能無法全部用來做功而轉化成機械能D氣體向真空的自由膨脹是可逆的E熱運動的宏觀過程有一定的方向性解析符合能量守恒定律，但違背熱力學第二定律的宏觀過程不能發(fā)生，選項A錯誤；一切與熱現(xiàn)象有關的宏觀自然過程都是不可逆的，選項B正確；機械能可以全部轉化為內能，但內能無法全部用來做功而轉化成機械能，選項C正確；氣體向真空的自由膨脹是不可逆的，選項D錯誤；熱運動的宏觀過程有一定的方向性，選項E正確。答案BCE2下列對熱學相關知識的判斷中正確的是()A對一定質量的氣體加熱，其內能一定增大B物體溫度升高時，物體內的每個分子的速率都將增大C對一定質量的理想氣體，當它的壓強、體積都增大時，其內能一定增大D功轉化為熱的實際宏觀過程是不可逆過程E自然界中的能量雖然是守恒的，但有的能量便于利用，有的不便于利用，故要節(jié)約能源 解析氣體內能變化由做功和熱傳遞共同決定，A錯誤；溫度升高，分子的平均動能增大，部分分子速率也會減小，B錯誤；理想氣體壓強和體積增大，溫度一定增大，內能一定增大，C正確；一切涉及熱現(xiàn)象的宏觀過程都是不可逆的，D正確；自然界中的能量在數(shù)量上是守恒的，但能量在轉化過程中，品質逐漸降低，可利用的能量在逐漸減少，故要節(jié)約能源，E正確。答案CDE3關于物體的內能，以下說法中正確的是()A物體吸收熱量，內能一定增大B物體放出熱量，同時對外做功，內能一定減少C物體體積改變，內能可能不變D不可能從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣質量相同的0 的水的內能比0 的冰的內能大解析物體吸收熱量，若同時對外做功，其內能可能減少，選項A錯誤；根據(jù)熱力學第一定律，物體放出熱量，同時對外做功，內能一定減少，選項B正確；物體體積改變，例如理想氣體體積改變，只要溫度不變，其內能不變，選項C正確；可以從單一熱源吸收熱量，使之完全變?yōu)楣?，但是會引起其他變化，選項D錯誤；0 的水變成0 的冰需要放出熱量，故質量相同的0 的水的內能比0 的冰的內能大，選項E正確。答案BCE4夏天，小明同學把自行車輪胎上的氣門芯拔出的時候，會覺得從輪胎里噴出的氣體涼，如果把輪胎里的氣體視為理想氣體，則關于氣體噴出的過程，下列說法正確的是()A氣體的內能減少B氣體的內能不變C氣體來不及與外界發(fā)生熱交換，對外做功，溫度降低D氣體膨脹時，熱量散得太快，使氣體溫度降低了E氣體分子的平均動能減小解析氣體噴出時，來不及與外界交換熱量，發(fā)生絕熱膨脹，Q0，對外做功，熱力學第一定律的表達式為WU，內能減少，溫度降低，溫度是分子平均動能的標志，則A、C、E正確。答案ACE5(2017河南、河北、山西聯(lián)考)下列說法正確的是()A分子間距離增大時，分子間的引力減小，斥力增大B當分子間的作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大C一定質量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹，一定從外界吸收熱量D一定質量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹，一定向外界放出熱量E熵的大小可以反映物體內分子運動的無序程度解析分子間距離增大時，分子間的引力和斥力均減小，選項A錯誤；當分子間的作用力表現(xiàn)為引力時，隨分子間距離的增大分子勢能增大，選項B正確；一定質量的理想氣體發(fā)生等溫膨脹，溫度不變，內能不變，對外做功，一定從外界吸收熱量，選項C正確；一定質量的理想氣體發(fā)生等壓膨脹，對外做功，根據(jù)蓋呂薩克定律，等壓膨脹，溫度一定升高，內能增大，一定吸收熱量，選項D錯誤；熵是系統(tǒng)內分子運動無序性的量度，其大小可以反映物體內分子運動的無序程度，選項E正確。答案BCE6下列有關熱學的說法中正確的是()A氣體放出熱量，其分子的平均動能一定減小B氣體溫度升高，分子的平均動能一定增大C隨著科技的進步，物體的溫度可以降低到300 D熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體E對物體做功，物體的內能可能減小 解析由熱力學第一定律可知，氣體放出熱量，其內能不一定減小，溫度不一定降低，故分子平均動能不一定減小，選項A錯誤；溫度是分子平均動能的標志，溫度越高，分子的平均動能越大，選項B正確；根據(jù)熱力學第三定律可知，絕對零度(273 )是不可能達到的，所以300 是不可能達到的，選項C錯誤；在一定的條件下，熱量可以從低溫物體傳遞到高溫物體，選項D正確；根據(jù)熱力學第一定律可知，對物體做功的同時，若物體向外界放出熱量，其內能可能減小，選項E正確。答案BDE7在一個標準大氣壓下，1 g水在沸騰時吸收了2 260 J的熱量后變成同溫度的水蒸氣，對外做了170 J的功。已知阿伏加德羅常數(shù)NA6.01023 mol1，水的摩爾質量M18 g/mol。下列說法中正確的是()A分子間的平均距離增大B水分子的熱運動變得更劇烈了C水分子總勢能的變化量為2 090 JD在整個過程中能量是不守恒的E1 g水所含的分子數(shù)為3.31022個解析液體變成氣體后，分子間的平均距離增大了，選項A正確；溫度是分子熱運動劇烈程度的標志，由于兩種狀態(tài)下的溫度是相同的，故兩種狀態(tài)下水分子熱運動的劇烈程度是相同的，選項B錯誤；水發(fā)生等溫變化，分子平均動能不變，因水分子總數(shù)不變，分子的總動能不變，根據(jù)熱力學第一定律UQW，可得水的內能的變化量U2 260 J170 J2 090 J，即水的內能增大2 090 J，則水分子的總勢能增大了2 090 J，選項C正確；在整個過程中能量是守恒的，選項D錯誤；1 g水所含的分子數(shù)為nNA6.010233.31022(個)，選項E正確。答案ACE二、非選擇題8如圖1所示，為測量大氣壓強的實驗裝置，將一定質量的氣體密封在燒瓶內，燒瓶通過細玻璃管與注射器和裝有水銀的U形管連接，最初豎直放置的U形管兩臂中的水銀柱等高，燒瓶中氣體體積為800 mL；現(xiàn)用注射器緩慢向燒瓶中注入200 mL的水，穩(wěn)定后兩臂中水銀面的高度差為25 cm，不計玻璃管中氣體的體積，環(huán)境溫度不變。求圖1(1)大氣壓強p0(用“cmHg”做壓強單位)；(2)此過程中外界對燒瓶內的氣體_(填“做正功”、“做負功”、“不做功”)，氣體將_(填“吸熱”或“放熱”)。解析(1)設大氣壓強為p0初狀態(tài)：p1p0，V1800 mL注入水后：p2p0p，V2600 mL由玻意耳定律得：p1V1p2V2解得：p075 cmHg。(2)氣體體積減小，外界對氣體做正功，溫度不變，氣體的內能不變，由熱力學第一定律知，應對外放熱。答案(1)75 cmHg(2)做正功放熱9一定質量的氣體，在從狀態(tài)1變化到狀態(tài)2的過程中，吸收熱量280 J，并對外做功120 J，試問：(1)這些氣體的內能怎樣發(fā)生變化？變化了多少？(2)如果這些氣體又返回原來的狀態(tài)，并放出了240 J熱量，那么在返回的過程中是氣體對外界做功，還是外界對氣體做功？做功多少？解析(1)由熱力學第一定律可得UWQ120 J280 J160 J，氣體的內能增加了160 J。(2)由于氣體的內能僅與狀態(tài)有關，所以氣體從狀態(tài)2回到狀態(tài)1的過程中內能應減少，其減少量應等于從狀態(tài)1到狀態(tài)2的過程中內能的增加量，則從狀態(tài)2到狀態(tài)1的內能應減少160 J，即U160 J，又Q240 J，根據(jù)熱力學第一定律得：UWQ，所以WUQ160 J(240 J)80 J，即外界對氣體做功80 J。答案(1)增加160 J(2)外界對氣體做功80 J10(2016山西忻州一中等四校聯(lián)考)一定質量的理想氣體從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B再變化到狀態(tài)C，其狀態(tài)變化過程的pV圖像如圖2所示。已知該氣體在狀態(tài)A時的溫度為27 。圖2(1)求該氣體在狀態(tài)B、C時的溫度；(2)該氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C的過程中是吸熱還是放熱？傳遞的熱量是多少？解析(1)氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)B做等容變化，由查理定律有，解得TB200 K，即tB73 ；氣體從狀態(tài)B到狀態(tài)C做等壓變化，由蓋呂薩克定律有，解得TC300 K，即tC27 。(2)因為狀態(tài)A和狀態(tài)C溫度相等，且理想氣體的內能是所有分子的動能之和，溫度是分子平均動能的標志，所以在這個過程中U0，由熱力學第一定律UQW得QW。在整個過程中，氣體在B到C過程對外做功，故WpBV200 J。即QW200 J，是正值，所以氣體從狀態(tài)A到狀態(tài)C過程中是吸熱，吸收的熱量Q200 J。答案(1)73 27 (2)吸收熱量200 J11(2017濰坊模擬)如圖3所示在絕熱汽缸內，有一絕熱輕活塞封閉一定質量的氣體，開始時缸內氣體溫度為27 ，封閉氣柱長9 cm，活塞橫截面積S50 cm2。現(xiàn)通過汽缸底部電阻絲給氣體加熱一段時間，此過程中氣體吸熱22 J，穩(wěn)定后氣體溫度變?yōu)?27 。已知大氣壓強等于105 Pa，求：圖3(1)加熱后活塞到汽缸底端的距離；(2)此過程中氣體內能改變了多少。解析(1)取被封閉的氣體為研究的對象，開始時氣體的體積為L1S，溫度為：T1(27327) K300 K，末狀態(tài)的體積為：L2S，溫度為：T2(273127) K400 K氣體做等壓變化，則：代入數(shù)據(jù)得：L212 cm。(2)在該過程中，氣體對外做功：WFLp0S(L2L1)10550104(129)102 J15 J，由熱力學第一定律：UQW22 J15 J7 J。答案(1)12 cm(2)7 J